Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Fabrication and tracking of Artificial Bacterial Flagella using stereo holographic diffraction
KTH, School of Electrical Engineering (EES).
2016 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

The emerging eld of mobile microrobotics has been suggestive of a plethora ofapplications, from intelligent micromanipulation to diversifying the prospects ofminimally invasive surgeries. Several designs of microrobots have been proposedand are being notoriously studied to enhance the knowledge of their behaviorin dierent environments to cater such applications. At present, control andsurveillance of these microrobots have been aided by the convergence of varioustechnologies like magnetic actuation, microscopy and computer vision. Thequintessential knowledge of their maneuverability could provide interesting implicationsof these microrobots in their targeted applications.In context of widening this understanding of their behavior, several dexterousmethods have been proposed to study and control these microrobots, employingmicroscopy in stereo vision for visual surveillance. The intuitive drawbackof microscopy, jeopardizing its focusing accuracy against eld of imaging, haslimited these studies to smaller observable volumes. Addressing limitations ofconventional microscopy, holography has been explored as a potential candidatefor imaging and spatial tracking of these microrobots by means of reconstructing2-D information in the images. However, the resolution of depth estimation andprocessing cost incurred in reconstruction posed drawbacks on its applicability.The novel method proposed in this report, employed the holographic imaging instereo vision, overcoming the limitations of both conventional microscopy andholographic reconstruction. The cost of processing this image information at amuch lower processing speeds further benchmarked its candidature for spatialtracking of microrobots. The inventive setup design proposed in the report wasinspired by conventional stereo vision. It also entails the tracking procedure ofa class of agellated microrobots called Articial Bacterial Flagella (ABF) basedon retrieval of its two diraction based holograms, and estimating its 3-D positionbased on lateral positions in the two stereo projections. It further suggestsfeasible design metrics for fabrication of these ABFs based on Fresnel diraction.The central idea behind this 3-D estimation proposed here is based on processingdiraction pattern produced by the ABFs using an image segmentation algorithmand further projecting the lateral coordinates so obtained to real space, achievingmuch more nesse over the depth resolution in either direction.

Abstract [sv]

Den framväxande området mobila mikrorobotik ses kunna användas för en mängdolika tillämpningar, från intelligent mikromanipulering till att diversifiera möjligheternaför minimalt invasiva operationer. Flera utformningar av mikrorobotar har föreslagitsoch studeras notoriskt för att öka kunskapen om deras beteende i olika miljöerför att se hur dessa kan förbättras och användas för dessa ändamål. I dagslägetkontrolleras och övervakas mikrorobotara med hjälp av en konvergens av olikatekniker som; magnetisk aktivering, mikroskopi och data igenkänning. Kunskapenom hur mikrorobotarna agerar i olika miljoer gör att vi kan utveckladessa mikrorobotar i sina kommande tillämpningar.I samband med att bredda denna förståelse för deras beteende har era metoderföreslagits för att studera och kontrollera dessa mikrorobotar, som t.ex att utnyttjadessa för mikroskopi för visuell övervakning från två håll. Den uppenbaranackdelen med mikroskopi är att den äventyrar noggrannheten genom att endastfokusera på vissa delar, vilket begränsar dessa studier till att inte observera helheten.På grund av dessa begränsningar av konventionell mikroskopi har holografiundersökts som ett alternativ för avbildning och spatial spårning av dessa mikrorobotargenom att rekonstruera 2-D informationen som ges i bilderna. Uppskattningav till vilket djup upplösning håller samt tidåtgången föråteruppbyggnadenav bilderna är dock två nackdelar för holografins användbarhet. Det nya förfarandetsom föreslås i denna rapport, har en utgångspunkt i holografisk avbildning i syfteför denna funktion i dubbelseende och för att övervinna de begränsningar somfinns hos både konventionell mikroskopi och holografisk rekonstruktion. Tidsbesparingarnaför att behandla denna bildinformation på en lägre bearbetningshastighetär en ytterliggare faktor till varför en holografisk metod är väsentligför spatial spårning av mikrorobotar. Den nyskapande installationsutformningensom föreslås i denna rapport är inspirerad av konventionellt dubbelseende.Det innebär också att spårningsprocessen av en klass av agellated mikrorobotarkallas Artificiell Bakterieagella (ABF) baserat på hämtning av sina tvådifiraktionsbaserade hologram, och uppskatta dess 3-D-läge baserat på sido positioneri de två bildprognoserna. Den föreslår vidare genomförbara konstruktionsmått för tillverkning av dessa ABFs baserade på Fresnel difiraktionerna.Den centrala idén bakom denna 3-D uppskattning som föreslås här bygger på en bearbetning av difiraktionsmönsterna som produceras av ABFs med hjälp aven bildsegment-algoritm och ytterligare utskjutande sidokoordinater erhållna tillverkligt utrymme, och på så vis uppnår en mer konkret djupupplösningen i endera riktningen.

Place, publisher, year, edition, pages
2016.
Series
TRITA-EE, ISSN 1653-5146 ; 2016:195
National Category
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-200937OAI: oai:DiVA.org:kth-200937DiVA, id: diva2:1071824
Available from: 2017-11-17 Created: 2017-02-06

Open Access in DiVA

sumit mohanty(3781 kB)29 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 3781 kBChecksum SHA-512
cdd98dfa03de81faaa9b7f6459b4d6d6b6c534940256cfc107decba8f7fc3dacef09cb66b60f21024991266c54d85a2aca4e117fd469bf246d76d2749ca00f7c
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
School of Electrical Engineering (EES)
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 29 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 84 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf